Абразивы представляют собой мелкие, твёрдые и острые частицы. Целью этих ребят является механическая обработка всевозможных материалов, а также производство из них изделий. Механическая обработка включает в себя обдирку, шлифование, полирование и прочее придание форм. Все эти процессы по приданию формы применимы к широкому спектру материалов и изделий, от массивных стальных плит, используемых в строительстве, до совершенных компактных микросхем, являющихся оплотом высоких технологий. Действие абразивов можно свести к удалению определенной части материала с площади обрабатываемой поверхности. Абразивы обладают кристаллической структурой, что приводит к их изнашиванию в процессе работы. В результате изнашивания откалываются наиболее мелкие частички, на месте которых возникают новые острые кромки. Абразивы можно охарактеризовать по размеру их зерен.
От величины абразивного зерна зависит насколько глубоко инструменты смог совершать режущие действия, а также чистота и точность обработки. В соответствии с крупностью зерна абразивы делятся на группы:
Шлифовальное зерно
F12 F14 F16 F20 F22 F24 F 30 F 36 F40 F46 F54
Шлифовальные порошки
F60 F70 F80 F90 F100 F120 F150 F180 F220
Микро шлифовальные порошки
F230 F240 F280 F320 F360 F400 F500 F600 F800 F1000 F1200 F1500 F2000
Фракции для производства огнеупорных изделий
0-50 мм, 20 – 10 мм, 10-6 мм, 10 мм, 8-5 мм, 6-3 мм, 5-3 мм, 5-2 мм, 3-1 мм, 3-0,5 мм, 3-0,2 мм, 3 мм, 2-0,2 мм, 1-0,5 мм, 1 мм, 0,63 мм, 0,5-1 мм, 0-0,5мм, 0-0,3 мм, 0-0,2 мм, 50 мкм, 1000 мкм, а также размеры заданные заказчикомЗерна крупнее 15-75 миллиметров применяются в том случае, если необходима грубая шлифовка, поскольку такие зерна оставляют после себя грубые штрихи и глубокие борозды. А тонкая работа требует мелких деталей.
Искусственные абразивы получают в электрических печах, поскольку для их синтеза температура должна быть более 2000 градусов Цельсия.
Карбид кремния (SiC) стал первым искусственным абразивом, который получили в электрической печи. Электрическая печь была открыта Э. Ачесоном в конце девятнадцатого века. При нагревании кремнистого песка и кокса в электрической печи происходит восстановительная реакция кремния, и он соединяется углеродом, образую тем самым карбид кремния в виде массы сросшихся кристаллов, которые имеют гексагональную структуру. Цвет кристалл колеблется от зелёного, до черного. Карбид кремния – первый по твёрдости среди искусственных абразивов, но его своеобразные хрупкость препятствует в использовании карбида кремния для шлифовки стали. Зато он нашёл широкое применение в шлифовке цементированных карбидов, металла, чугуна, а также не содержащих железа материалов, таких как керамики, кожи и резины.Спустя несколько после открытия карбида кремния появилась возможность получения искусственного плавленого глинозема – электрокорунда белого. Он успешно вытесняет природный корунд из многих сфер применения, поскольку обладает преимущественной однородностью и другими характеристиками. Есть множество запатентованных названий, но самое распространенное электрокорунд, алунд, лионит и алоксит. Под данными названиями выпускается множество разновидностей глинозема, различие которых заключается в прочности и ударной вязкости. Плавленый глинозем хрупок, основной сферой его применения стала заточка инструментов.
Поговорим о такой характеристике, как твёрдости абразивов. Процесс абразивной обработки схож с процессом обтесывания, так как материал убирается с обрабатываемой поверхности силовым воздействием острых частей абразива. Из этого следует, что твердость абразива является одним из ключевых параметров. Германский Минералог Ф. Моос смог установить первую шкалу относительный твердости разных минералов в тысяча восемьсот двадцатом году. По шкале Мооса твердость минерала можно оценить по десятибалльной шкале, которая упирается на десять эталонов. Шкала Мооса далеко неравномерна, получается, что переход от девятого эталона к десятому характеризуется большим изменением твёрдости, чем от первого к девятому эталону.
При проведении оценки искусственных абразивов было необходимо расширить шкалу Мооса. Р. Риджуэй добавил несколько числе к верхушке шкалы и изменил расположение верхних чисел Мооса.
РАЗЛИЧНЫЕ ШКАЛЫ ТВЕРДОСТИШкала твердости МатериалМоосаРиджуэяВудделлаКнупаПесок—7—475Ортоклаз66—560Кварц787820Плавленый оксид циркония7,511—1160Топаз89—1250Гранат7–7,510—1360Электрокорунд9+1210-112000Карбид титана———2300Карбид кремния9+1313,4-142450Карбид бора9+1419,72750Нитрид кремния———3000Кубический нитрид бора9+——4700Алмаз101540–428000–9000
Хрупкость абразива. Данное свойство в той или иной степени относится ко всем абразивным материалам. Хрупкость – это положительное качество, хотя на первый взгляд может показаться, что это не так. Хрупкость даёт возможность разрушающемуся зерну сохранить в целости и сохранности свои режущие способности на местах сколов.
Теплостойкость абразива. Процесс резки невозможен без значительного трения, деформации материалов и выделения огромных объёмов тепла. Нагревания шлифующих элементов неизбежно, как смерть и налоги. Нагрев не должен сказывать на свойствах абразивов, поэтому теплостойкость далеко не последнюю роль.
Абразивный материалМикротвердость на приборе ПМТ-3, 103 МПаАбразивная способность шлифовального материала зернистостью F80 при шлифовании стекла, усл. ед.Теплостойкость °СЭлектрокорундбелый20…210,1551700…1800нормальный19…200,1451250…1300хромистый20…220,1011700…1800титанистый0,1121250…1300циркониевый23…24—1900…2000Карбид кремния:черный33…360,41300…1400зеленый0,45Карбид бора40…450,5700…800Монокорунд23…240,151700…1800Сферокорунд20…21—Эльбор80…1000,61400…1500Алмазсинтетический53…960,7600…700природный86…1000,77700…800Гранат13…16,50,1031200…1250Кремень10…110,051500…1600
Ударная вязкость, а также возможность сопротивления разрушению структуры абразива при ударе, в основном определяется по критерию уменьшения величины частицы при прокатывании её в шаровой мельнице с определённым усилием или при её физическом ударе о площадь твёрдой поверхности. Однако не существует чётких стандартов для этих испытаний. Близкий показатель достигается при определении уровня сопротивления абразива сжатию. Получены данные, что, чем выше твердость абразива, тем более высокое сопротивление он выказывает при сжатии.Физико-механические свойства материаловМаркаматериалаПлотностьг/см3МикротвердостьГПаМех.прочностьНАбразивнаяспособностьгРежущаяспособностьг/минНасыпнаяплотностьг/см3258M4040Электрокорундбелый3.90-3.9519.6-20.98.3-10.80.050.0351.83Электрокорунднормальный3.85-3.9518.9-19.68.6-19.90.060.0361.78Электрокорундхром-титанистый3.95-4.0019.6-22.69.3-10.40.051.85Электрокорундциркониевый4.05-4.1522.6-23.55892.12Карбид кремниячерный3.15-3.2532.4-35.311.0-14.70.080.0601.43Карбид кремниязеленый3.15-3.2532.4-35.311.0-14.70.090.0571.49Типы и области применения различных абразивных материаловНаименование абразивного материалаОбозначениеСостояние материалаНазначениеЭлектрокорундЭлектрокорунд белыйСодержание: Аl2О3 — 98% Аl2О3 — 99%Аl2О3 — 99,3%Аl2О3 — 99,9%22А23А24А25AПорошки для абразивных инструментов на органических связкахПорошки и микропорошки для абразивных инструментов на различных связках, круги для скоростного шлифованияКарбид кремнияЭлектрокорунд нормальныйСодержание:Аl2О3 — 92%Аl2О3 — 93%Аl2О3 — 94%Аl2О3 — 95%13А14А14А15АПорошкиПорошки и микропорошки для абразивного инструмента на различных связкахПорошки для абразивных инструментов на различных связках, круги для скоростного шлифованияОбдирочное шлифование чугунных и стальных отливок, поковок, штампованных деталейШлифование конструкционных и углеродистых сталей в сыром и закаленном виде, легированных сталей, ковкого чугуна, твердой бронзы Шлифование углеродистых и легированных сталей в закаленном виде, быстрорежущих сталей из заменителей, заточка инструментаКарбид кремния черныйСодержание SiC:97%98%53С54СПорошки для абразивных инструментов на различных связках:зернистостью 125-50зернистостью 40—16 Обработка чугуна, меди, алюминия, стекла, фарфора, камня, эбонита и т. д. Шлифование твердых и хрупких материалов, заточка инструментовКарбид кремния зеленыйСодержание SiC:96%97%98%99%99,5%63С63С63С63С64СПорошки и микропорошки Порошки для абразивных инструментов на различных связкахШлифование твердых сплавов, заточка твердосплавного инструмента, обработка неметаллических материалов высокой твердостиТонкое шлифование и доводка легированных и закаленных сталей и неметаллических материалов высокой твердости, заточка инструмента из твердого сплаваЭльборКубический нитрид бора (эльбор) С повышенной механической прочностью С обычной механической прочностьюЛ ЛПЛОПорошки и микропорошки для абразивных инструментов на различных связкахШлифование закаленных легированных, высоколегированных инструментальных, жаропрочных и подшипниковых сталей. Профильное шлифование на профилешлифовальных станках
